輕型鋼結構在煤礦建筑中的設計及應用

宋淑芳

摘? 要：煤礦建筑結構的設計中應用輕型鋼結構，對于其所發揮的作用要充分認識。煤礦建筑采用輕型鋼結構，不僅建筑的安全穩定性有所提高，而且建筑的美觀度也得以提升，具有非常高的應用價值。該文針對輕型鋼結構在煤礦建筑中的設計及應用展開研究。

關鍵詞：輕型鋼結構;煤礦建筑;設計

中圖分類號：TU39? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

中國建筑業不斷發展，煤礦建筑的技術要求也逐漸提升，對于建筑物的質量也提出了更高的要求，不僅要求符合煤礦企業的使用要求，還要求建筑能夠適應煤礦企業所在區域的復雜環境，具有較高的安全穩定性，提高建筑結構的外觀視覺效果，具有經濟性。煤礦建筑采用輕型鋼結構，不僅能達到建設要求，而且加快了施工進度并提高了施工質量。

1 鋼結構建筑的基本介紹

“鋼結構建筑”與傳統建筑結構不同之處在于，不再采用砌體以及鋼筋混凝土框架，而是在建筑結構上實現了創新，使用了新的建筑結構形式。鋼結構建筑，顧名思義，就是以鋼材為主要的材料構建的建筑及結構。型鋼柱和型鋼梁都是使用鋼板制成，使用鉚釘連接起來，結合使用焊接技術，也根據施工的具體情況采用螺栓連接的方式，承重骨架就構建起來。鋼結構的強度非常高，而且質量輕，密閉性好，制作簡單，施工工期短。建筑工程施工中采用鋼結構給施工帶來諸多的便利，不僅施工場地的占地空間小而且環保，能源消耗量降低，符合當前的低碳環保要求。

其一，鋼結構建筑的施工過程中，安裝流程簡單，而且這種結構的建筑對環境的要求不是很高，通常不會受到氣候的影響。鋼結構可以在工廠加工各種組件，運輸到施工現場后再進行組裝，建筑施工的進度大大提高。鋼結構建筑與傳統的建筑相比較，所采用的技術非常先進，生產規模大。與傳統建筑相比較，其加工精度是非常高的。建筑工程施工中使用的材料可以控制，這是保證建筑結構質量的關鍵，也是降低成本的重要環節，建筑開發商的經濟利潤也會有所提升。

其二，鋼結構的結構穩定性非常高，結構的強度也非常高，具有很大的承載力，除此之外，整個結構還具有良好的抗震性能。現代的建筑施工中已經普遍采用鋼結構，處于同等應力環境下，鋼構件的強度是其他的構件不能比擬的，即便是截面積非常小的構件，其承載力也是很大的，而且鋼結構自身的重量要比傳統的建筑自身重量小很多。

其三，輕型鋼結構在建筑施工中應用是具有非常高的靈活度的。各個構件之間使用螺栓連接，可以拆卸，也可以根據需要自由組裝，而且移動非常方便，能夠循環利用，因此，建筑施工場地的污染大大降低，節約了材料，而且還更加環保。

2 輕型鋼結構在煤礦建筑中的優化設計

2.1 煤礦建筑中的輕型鋼結構要求使用標準型號的鋼材

煤礦建筑中的輕型鋼結構要保證質量，選擇建筑材料是非常重要的，特別是煤礦礦井建筑結構的設計中，對于鋼結構材料要嚴格要求。煤礦礦井不同，所具備的特點也會有所不同，需要按照相關的原則選擇標準型號的鋼材，以符合礦井自身的特點，使所使用的材料有可靠保證。最好是選擇新型的建筑材料，提高材料的使用性能，且輕型鋼結構的重量有所保證。

2.2 煤礦建筑中的輕型鋼結構鋼材選用標準

煤礦建筑中的輕型鋼結構中，鋼材選用要按照相關的標準進行，以保證鋼結構質量。在鋼結構中，鋼材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460和Q345GJ鋼，其質量應分別符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700、《低合金高強度結構鋼》GB/T1591和《建筑結構用鋼板》GB/T19879的規定。

在具體的煤礦建筑工程施工中，鋼結構中的承重材料所采用的鋼材以Q235鋼、Q345鋼為首選。與Q235鋼相比較，Q345鋼具有更高的屈服強度，通常要比Q235鋼的屈服強度高40%至45%，因此，在煤礦建筑結構施工中，選用Q345鋼可以節約大量的材料，保守計算，可以節約1/3左右。

煤礦礦井建筑結構施工中，吊車梁是較為常用的，在材料的選擇上，多會選擇A1至A3的輕級鋼材料或者A4、A5的中級鋼材料。在煤礦建筑的鋼結構設計中，吊車梁的基礎材料通常會選擇輕型鋼，將鋼板用焊接技術連接起來。在鋼板的選擇上，通常會選擇Q345-C型鋼板，這種材料沖擊韌性非常強。鋼結構的焊接使用中，需要注意所采用的焊接材料要與連接件的材料符合。鋼材強度不同的情況下，在連接的過程中，需要使用低強度的鋼材效果會好一些。焊接技術的應用中采用手工焊接的方法，通常選用Q235鋼，焊條為E43型是比較好的;如果選用Q345鋼，焊條為E50型是比較合適的。

3 煤礦建筑中輕型鋼結構的應用

3.1 煤礦建筑中應用輕型鋼結構的優勢

煤礦建筑施工的過程中應用輕型鋼結構，可以使建筑空間更為靈活布局，而且對于施工環境具有很強的適應性，可以采用不同的建筑工藝，根據需要合理布置。輕型鋼結構的非承重墻體可以靈活地分割房間，還可以對房間進行改造。整個煤礦建筑在使用輕質材料后變得更美觀。輕型鋼結構與普通的鋼結構不同之處在于，其自重小，強度大，而且有很好的韌性，抗震性能非常好，具有一定的協調變形能力，建筑工程中采用這種結構可以提高安全度。輕鋼結構的復合墻體還具有很好的防水效果，可以起到防火的作用和絕熱、隔音的作用，降低能源消耗，而且能節省一半的混凝土材料，使建筑的重量降低3/4。

輕鋼結構具有非常好的塑性，在煤礦建筑施工環境中，即便是出現超過承受能力的情況下，也不會導致突然斷裂的問題。當出現地震的時候，還可以將地震造成的危害降低。在施工過程中，將腹板高度改變，可以用變截面的方式對框架的梁柱做出調整，結構就能更好地滿足內力分布規律。

3.2 煤礦建筑中應用的輕型鋼結構

煤礦建筑施工中采用輕型鋼結構，其具有非常明顯的優勢。象煤礦副井井口房的施工中，井筒的施工所采取的是凍結施工的方法，周圍的地基會不可避免地受到損壞。采用混凝土結構形式會導致基礎埋置過深，結構超過了可承載的重量，地基就會產生不均勻變形及沉降，對整個建筑結構就會造成不良影響，增加建筑的資金投入量。采用輕型鋼結構，可以減輕建筑結構的自身重量，而且其具有很好的協調變形能力，能夠有效適應地基變形，確保建筑的穩定性，不會影響正常使用。輕型鋼結構的成本也有較大降低，而且工程進度快，工期大大縮短。

4 結語

綜上所述，當前的煤礦建筑工程施工中采用輕型鋼結構，不僅適用性很高，而且還具有經濟性和安全性。在輕型鋼結構的設計的過程中，就需要從工程實際角度出發對該技術深入研究，還要不斷地調整和創新，在提高了建筑結構的穩定性和安全性的同時，還提高了建筑的美觀度。輕型鋼結構設計對促進煤礦企業的持續穩定發展起到了一定的推進作用。

參考文獻

[1]劉二燕.輕型鋼結構在工業建筑中的設計應用[C]// 建筑科技與管理學術交流會.2015.

[2]史翔.輕型鋼結構在現代煤礦建筑中的應用分析[J].煤礦技術，2016（11）：1-2.

[3]中中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50017—2017，鋼結構設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2017.

[4]姜海菊.淺析輕鋼結構體系在煤礦地而建筑中的應用和發展[J].煤礦工程，2016（8）：49-51.

[5]郭濤.輕型鋼結構在煤礦建筑中的設計及應用[J].內蒙古煤礦經濟，2017（8）：28-29.

[6]孫昭暉，邵義，吳月磊，等.輕型鋼結構體系及其在煤礦建筑中的應用[J].建筑工程技術與設計，2016（2）：118-119.